【精品推荐】2019-2020学年人教版物理必修2课件：阶段核心素养整合6

速度为v2，加速度为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的
半径为R，则有(地球表面的重力加速度为g)
( D)
A．a的向心加速度等于重力加速度g
B．d的运动周期有可能是20小时
C．aa12＝(Rr )2
D．vv12＝
r R
• 解题指导：正确分析a、b、c、d四颗地球卫星的运动和受 力特点是解题关键。
提供向心力，根据
GMm r2
＝mω2r可知，绕行半径越小，角速度越大，故此卫星的
角速度大于月球绕地球运行的角速度，C正确；根据an＝
GM r2
可知，绕行半径越
大，向心加速度越小，此卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，D错误。
• 二、临场真题练兵 • 1．(2019·全国卷Ⅱ，14)2019年1月，我国嫦娥四号探测
运动周期大于c的运动周期(24 h)，B错误；a和c的角速度相同，根据公式a＝
ω2r，解得aa12＝Rr ，C错误；根据GMr2m＝mvr2，可得vv12＝ Rr ，D正确。
实战演练触及高考
• 综观近几年高考，万有引力定律，人造卫星，宇宙航行是 近几年高考的热点，由于航天技术、卫星技术属于现代科 技发展的重要领域，高考强调理论联系实际，其中与现代 科技的联系是一个重要方面，随着我国航天事业的迅速发 展，今后仍将是高考的热点之一。
• 4．(2018·浙江物理，9)土星最大的
卫星叫“泰坦”(如图)，每16天绕土
星一周，其公转轨道半径约为
1.2×106 km，已知引力常量G＝B 6.67×10－11 N·m2/kg2，则土星的
质量约为
()
• A．5×1017kg
• B．5×1026kg
• C．7×1033kg
• D．4×1036kg
确。
GM r
，选项B正
解析：地球同步卫星c的周期必与地球自转周期相同，角速度相同，则知a
与c的角速度相同，根据a＝ω2r知，c的向心加速度大，由G
Mm r2
＝ma，解得a＝
GM r2
，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b
的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故a的向心加速度小于重力加速度g， A错误；由开普勒第三定律RT23＝k知，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d的
解析：由万有引力定律得 GMr2m＝m4Tπ22r M＝4GπT2r23 代入数据得M＝5×1026kg， 故选项B正确。
• 5．(2019·江苏，4)1970年成功发射的“东方红一号”是
我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地 球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别 为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引B力 常量为G。则 ( )
新课标导学
物理
必修② ·人教版
第六章
万有引力与航天
阶段核心素养整合
1
核心素养脉络构建
2
核心素养整合提升
3
实战演练触及高考
核心素养脉络构建
核心素养整合提升
一、万有引力与重力的关系
实际上，地面上物体所受的万有引力F可以分解为物体所受的重力mg和随
地球自转而做圆周运动的向心力F′。其中F＝G
Mm R2
，F′＝
1．当物体在赤道上时，F、mg、F′三力同向。此时满足F′＋mg＝F，物
体的重力最小，方向指向地心。
2．当物体在两极点时，F′＝0，F＝mg＝G
Mm R2
，此时物体的重力最大，
方向指向地心。
3．当物体在地球的其他位置时，三力方向不同，F>mg，重力略小于万有 引力，重力的方向不指向地心。
赤道上的物体
近地卫星
同步卫星
运动
r＝R＝6.4
r＝R＝6.4
r＝R＋h＝4.2
半径
×106 m
×106 m
×107 m
运动周期
T＝T0＝24 h
T＝85 min
T＝T0＝24 h
运动 速率
v＝2πTR＝ 4.7×102 m/s
v＝2πTR＝7.9× 103 m/s
v＝2Tπr＝3.1× 103 m/s
• A．线速度大于第一宇宙速度 • B．周期小于同步卫星的周期 • C．角速度大于月球绕地球运行的角速度 • D．向心加速度大于地面的重力加速度
解析：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，故
此卫星的线速度小于第一宇宙速度，A错误；根据题意，该卫星是一颗同步卫
星，周期等于同步卫星的周期，故B错误；卫星绕地球做圆周运动时，万有引力
解析：在地球赤道处，钩码受地球的引力与弹簧的弹力作用，钩码随地球 自转，做圆周运动，所以F引－F1＝m4Tπ22R
在地球的南极钩码受地球的引力与弹簧的弹力作用，因该处的钩码不做圆 周运动，处于静止状态，有
F引＝F2＝GMRm2 又因为M＝ρV＝ρ43πR3 联立以上各式解得ρ＝GT23FF22－π F1
其中M为地球质量，g为地球表面的重力加速度，R、T0、ω0分别为地球半 径、自转周期和自转角速度，故可以通过这几个物理量求得表中的数据。
典例 2 (2018·湖北省神农架林区高中高一下学期期中)a、b、c、d四颗地
球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1，b处于
地面附近近地轨道上，运行速度为v1，c是地球同步卫星，离地心距离为r，运行
4．当忽略地球自转时，重力等于万有引力，即mg＝GRM2m。 5．对于绕地球运行的近地卫星，所受的万有引力可认为等于卫星的重力。
• 典例 1 (2018·湖北省部分重点中学高一下学期期中)中 国赴南极考察船“雪龙号”，从上海港口出发一路向南， 经赤道到达南极，某同学设想，在考察船“雪龙号”上做 一些简单的实验来探究地球的平均密度：当“雪龙号”停 泊在赤道时，用弹簧测力计测量一个钩码的重力，记下弹 簧测力计的读数为F1，当“雪龙号”到达南极后，仍用弹 簧测力计测量同一个钩码的重力，记下弹簧测力计的读数 为F2，设地球的自转周期为T，不考虑地球两极与赤道的 半径差异。请根据探索实验的设想，写出地球平均密度的 表达式(万有引力常量G、圆周率π已知)。
器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程 中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的D地 球引力，能够描述F随h变化关系的图像是 ( )
解析：由万有引力公式 F＝GRM＋mh2可知，探测器与地球表面距离 h 越大， F 越小，排除 B、C；而 F 与 h 不是一次函数关系，排除 A。
• 2．(2019·全国卷Ⅲ，15)金星、地球和火星绕太阳的公转
均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、 a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。A已 知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定 ( )
• A．a金>a地>a火
B．a火>a地>a金
• C解．析v：地行>v星火绕>太v金阳做圆周D运．动v时火，>v由地牛>顿v金第二定律和圆周运动知识：
由 GmRM2 ＝ma 得向心加速度 a＝GRM2 ，
由 GmRM2 ＝mvR2得速度 v＝
GM R
由于 R 金＜R 地＜R 火
所以 a 金＞a 地＞a 火，v 金＞v 地＞v 火，选项 A 正确。
• 3．(2019·北京卷，18)2019年5月17日，我国成功发射第 45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步D 卫星)。该卫星 ( )
A．v1>v2，v1＝
GM r
C．v1<v2，v1＝
GM r
B．v1>v2，v1>
GM r
D．v1<v2，v1>
GM r
解析：卫星绕地球运动，由开普勒第二定律知，近地点的速度大于远地点
的速度，即v1>v2。
若卫星以近地点时的半径做圆周运动，则有
GMm r2
＝m
v2近 r
，得运行速度v近＝
GM r
，由于卫星在近地点做离心运动，则v1>v近，即v1>
答案：ρ＝GT23FF22－π F1
• 二、赤道上物体、近地卫星、同步卫星的比较
受力
向心加速度 运动轨道
赤道上的物体 引力与支持力 F合＝GRM2m－FN＝ GRM2m－mg＝mω20R
a＝ω20R 赤道
近地卫星
同步卫星
引力F＝GRM2m 引力F＝RG＋Mhm2
a＝g
ω20r
以地心为圆心的圆 赤道正上方的圆
• A．入轨后可以位于北京正上方
• B．入轨后的速度大于第一宇宙速度
• C．发射速度大于第二宇宙速度
• D．若发射到近地圆轨道所需能量较少
解析：A错： 同步卫星只能位于赤道正上方。 B错：由GMr2m＝mrv2知，卫星的轨道半径越大，环绕速度越 小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近地卫星的速度)。C错：同步卫 星的发射速度大于第一宇宙速度、小于第二宇宙速度。D对：若该卫星发射到 近地圆轨道，所需发射速度较小，所需能量较少。
• 考题题型：多以选择题为主，近年还出现了涉及人造卫星 的多学科综合问题。另外新教材注重对规律的发现、发展 过程的分析，故高考中不再回避行星运动和开普勒三定律。
• 一、高考真题探析 • 典 例 (2019·浙江卷，7)某颗北斗导航卫星属于地球
静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止)。则此卫星的 C ()